胶体Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米结构的电致发光器件

摘要

半导体纳米晶具有发射波长可调的光学性质，在基础研究领域和应用领域都具有很高的研究价值，广泛地应用于电致发光器件、太阳能电池和生物荧光标记等领域。本文以硒化镉核壳结构半导体纳米晶为研究对象，针对半导体纳米晶在电致发光器件方面的应用展开以下研究工作:
　　首先，利用有机溶剂法制备了CdSe/CdS和CdSe/ZnS核壳结构胶体半导体纳米晶，通过对核壳结构纳米晶吸收光谱和荧光光谱的测量，研究了包层对半导体纳米晶光学性质的影响。结果表明:CdSe核外包3层CdS具有最大荧光量子产率，因此，选择3层CdS包覆的CdSe半导体纳米晶制备量子点电致发光器件。
　　其次，研究了聚乙烯咔唑(PVK)中掺入C60后对量子点电致发光器件性能的影响。结果表明:掺入C60后的PVK薄膜在氧化铟锡(ITO)基底上的均方根粗糙度有所下降。另外，掺入一定浓度C60后有利于量子点电致发光器件中空穴的注入和传输，能够改善器件中电子和空穴的平衡，提高器件的效率。
　　最后，利用溶胶-凝胶方法制备了ZnO和NiO纳米颗粒，分别作为量子点电致发光器件的电子传输层和空穴传输层。结果表明:金属氧化物替代有机物作为载流子传输层可以明显地提高量子点电致发光器件的电流密度。此外，利用S2-替换量子点表面有机配体，实现全无机的胶体纳米晶，并通过S2-包覆的CdSe/ZnS核壳结构量子点表面连接Cd2+而改变表面电荷性质，增加了量子点经过配体置换后的荧光量子产率，这种无机配体包覆的半导体纳米晶可应用于全无机量子点电致发光器件的制备。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 半导体纳米晶

1．1．1 半导体纳米晶的基本概念

1．1．2 半导体纳米晶的特性

1．2 量子点作为电致发光材料的优点

1．2．1 发射波长可调及发射光谱窄

1．2．2 亮度高

1．2．3 稳定性高

1．3 量子点电致发光器件的研究概况

1．4 本论文主要内容

第二章 核壳结构胶体半导体纳米晶的制备和光学性质研究

2．1 CdSe／CdS核壳结构半导体纳米晶

2．1．1 CdSe／CdS半导体纳米晶的制备

2．1．2 反应机理

2．1．3 CdSe／CdS核壳结构胶体半导体纳米晶的光学性质

2．2 CdSe／ZnS核壳结构半导体纳米晶

2．2．1 CdSe／ZnS半导体纳米晶的合成

2．2．2 CdSe／ZnS半导体纳米晶的光学性质

2．3 本章小结

第三章 量子点电致发光器件原理

3．1 器件的基本结构

3．2 电致发光基本原理

3．2．1 直流电致发光

3．2．2 交流电致发光

3．3 改善载流子注入的方法

3．4 小结

第四章 内含C60掺杂空穴传输层的量子点电致发光器件

4．1 电致发光材料的选定

4．2 电致发光器件的制备及表征

4．2．1 量子点电致发光器件制备

4．2．2 分析测试

4．3 结果与讨论

4．3．1 PVK：C60薄膜的PL和AFM分析

4．3．2 量子点电致发光器件的EL谱与PL谱比较

4．3．3 量子点电致发光器件的I-V和EL分析

4．3．4 掺杂浓度对器件亮度和效率的影响

4．4 本章小结

第五章 全无机量子点电致发光器件

5．1 载流子传输层

5．1．1 ZnO作为电子传输层

5．1．2 NiO作为空穴传输层

5．2 无机材料作为载流子传输层的量子点电致发光器件

5．2．1 器件的制备与表征

5．2．2 结果与讨论

5．3 量子点表面有机配体的置换

5．3．1 实验过程

5．3．2 结果与讨论

5．4 本章小结

第六章 总结及展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间完成的论文